雙水相體系萃取肉桂揮發(fā)油工藝優(yōu)化及其風(fēng)味物質(zhì)分析

張 佳，田 雪，賈永秀，詹祉婧，隋文杰, ，張 民,2，劉 銳，吳 濤

（1.天津科技大學(xué)食品營(yíng)養(yǎng)與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300457；2.天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與生物工程學(xué)院，天津 300392）

肉桂為樟科樟屬植物肉桂（Cinnamomum cassiaPresl.）的干燥樹(shù)皮，是具有暖甜、辛辣風(fēng)味的濃香型香料，在食品調(diào)味、保鮮、抑菌消炎等方面有重要作用[1-2]。肉桂中含有1.2%～4.6%的揮發(fā)油，為淡黃色油狀液體，具有藥草、辛香-藥草香風(fēng)味及甜味，應(yīng)用范圍廣泛，包括烘焙食物、酒精飲料、牙膏和口香糖等[3-4]。其揮發(fā)油中風(fēng)味成分復(fù)雜，產(chǎn)量和組成比例受品種、預(yù)處理及提取手段等影響[5]。

目前，提取肉桂揮發(fā)油的方法包括水蒸氣蒸餾、超聲、微波輔助提取[6-7]及超臨界流體萃取[8]等。其中，傳統(tǒng)的水蒸氣蒸餾法操作簡(jiǎn)便，但具有揮發(fā)油提取得率低、耗時(shí)長(zhǎng)和操作溫度高等不足[9]；對(duì)于新型的超聲、微波輔助提取法，在揮發(fā)油提取得率上有所提升，但其對(duì)設(shè)備有一定要求[9-10]；超臨界流體萃取法具有過(guò)程高效、產(chǎn)品雜質(zhì)成分少等優(yōu)勢(shì)，但其操作略復(fù)雜且生產(chǎn)成本高[11]。雙水相萃?。ˋqueous twophase extraction，ATPE）是一種條件溫和、傳質(zhì)速度快、分相時(shí)間較短且溶劑易回收的新型萃取分離技術(shù)[12]。根據(jù)待萃取物在互不相溶兩水相間的選擇性分配，原料進(jìn)入體系后，在疏水作用、電荷作用以及各種力（如氫鍵）的共同作用下，其有效成分在兩相中以不同速度分配而達(dá)到快速分離。因此，雙水相體系作為萃取介質(zhì)，對(duì)目標(biāo)物的萃取目的性和高效性強(qiáng)。研究表明，基于乙醇-鹽、聚乙二醇-鹽及丙酮-鹽等體系，在黃酮、皂苷和生物堿等天然產(chǎn)物的分離提取中效果明顯[13-16]。另外，有研究采用β-環(huán)糊精-硫酸鈉體系應(yīng)用于羅漢松枝葉揮發(fā)油的提取，其得率較水蒸氣蒸餾法提高了20.55%[17]。但雙水相萃取肉桂揮發(fā)油的相關(guān)研究還未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。

因此，為解決揮發(fā)性成分損失、溶劑難以回收、能耗和設(shè)備造價(jià)高等問(wèn)題，本文采用雙水相萃取法制備肉桂揮發(fā)油，在對(duì)其萃取體系和工藝進(jìn)行優(yōu)化的基礎(chǔ)上，采用氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用對(duì)比分析雙水相萃取法和常規(guī)水蒸氣蒸餾法制得肉桂揮發(fā)油、肉桂醛得率及其風(fēng)味物質(zhì)差異，為香辛料精油的高效制備和應(yīng)用提供理論和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

肉桂 北京仟草中藥飲片有限公司；肉桂醛標(biāo)準(zhǔn)品（Lot.No.924E021）、肉桂揮發(fā)油標(biāo)準(zhǔn)品（YZ-111550） 北京索萊寶科技有限公司；甲醇、乙腈色譜純；硫酸銨、硫酸鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鉀、聚乙二醇4000、無(wú)水乙醇等其他試劑 均為分析純。

ZORBAX SB-C18色譜柱、65 μm PDMS/DVB萃取頭 艾杰科（天津）生物科技有限公司；DHC-250深冷粉碎機(jī) 江陰市弘川機(jī)械設(shè)備有限公司；ISQ 7000單四極桿GC-MS聯(lián)用儀 賽默飛世爾科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品制備 將肉桂剪為約5 mm大小片狀，每組進(jìn)料量約為500 g，采用DHC-250深冷粉碎機(jī)分別在室溫和-35 ℃溫度環(huán)境下，以30 Hz主機(jī)頻率和15 Hz風(fēng)機(jī)頻率粉碎至完全出料，做3次平行實(shí)驗(yàn)并取全部肉桂粉進(jìn)行后續(xù)工藝優(yōu)化和提取實(shí)驗(yàn)。

1.2.2 雙水相萃取肉桂揮發(fā)油

1.2.2.1 雙水相萃取工藝 采用濁點(diǎn)滴定法[12]繪制乙醇-鹽和聚乙二醇-鹽相圖，分別準(zhǔn)確稱重3.00 g硫酸鈉/硫酸銨/磷酸二氫鈉/磷酸氫二鉀（ms）并溶于10.00 g的蒸餾水（mw）中，在溶液中加入乙醇直到觀察混濁，記錄乙醇的量（me）和混合物的總質(zhì)量（mi）；繼續(xù)加入蒸餾水（mwj）至溶液清澈，記錄總質(zhì)量（mj）。重復(fù)上述步驟，記錄足夠的數(shù)據(jù)，依據(jù)公式（1）和（2）共得到對(duì)應(yīng)10組數(shù)據(jù)來(lái)建立相圖。聚乙二醇-鹽體系相圖同上。

萃取過(guò)程參考Gharat等[13-14,18-19]方法并作部分修改。第一步成相：在15 mL離心管中，分別加入定量的鹽溶液、醇溶液（w/w）至體系總重為10.00 g；第二步萃?。喊匆欢ü桃罕燃尤肴夤鸱刍靹虿嚢枰欢螘r(shí)間；第三步分相：將混勻液在4000 r/min條件下離心15 min，在室溫下量取和記錄上、下相體積并在287 nm下測(cè)定吸光值，代入揮發(fā)油標(biāo)準(zhǔn)曲線得出揮發(fā)油濃度；第四步回收：將上相萃取液旋蒸回收乙醇，得到的揮發(fā)油在4 ℃保存用于后續(xù)風(fēng)味物質(zhì)的分析。每組做3次平行實(shí)驗(yàn)。

相比（R）和分配系數(shù)（K）計(jì)算如下：

式中：VT、VB和CT、CB為體系中上、下相的體積（mL）和揮發(fā)油濃度（10-5g/mL）。

萃取得率（ET和EB）和回收率（Y）計(jì)算如下：

多重PCR基于PCR-SSP的反應(yīng)原理，在反應(yīng)體系內(nèi)同時(shí)加入多種引物，擴(kuò)增多種目的抗原片段，減少反應(yīng)次數(shù)，增大通量，既可以提高檢測(cè)效率，又能更大限度地使用個(gè)體極少見(jiàn)的稀有血型DNA樣本。國(guó)內(nèi)報(bào)道多重PCR可在一個(gè)反應(yīng)體系內(nèi)同時(shí)檢測(cè)Co（a-）、Lu（b-）、Yt（a-）、Kp（b-）[15]，還可穩(wěn)定地同時(shí)檢測(cè) Vel-，Sc1-，GIL-及 In（b-）稀有血型[16]。

式中：ET和EB分別為上相萃取率和下相萃取率；D為稀釋倍數(shù)；W為肉桂粉絕對(duì)干燥下重量，g。

1.2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立 取0.10 mL濃度為1.00×10-5g/mL的肉桂揮發(fā)油標(biāo)準(zhǔn)溶液于10 mL棕色容量瓶中并用無(wú)水乙醇定容，作為儲(chǔ)備液。分別取0.10、0.15、0.20、0.25和0.30 mL于10 mL棕色容量瓶中，用無(wú)水乙醇定容制得標(biāo)準(zhǔn)溶液，在287 nm下測(cè)定吸光值。經(jīng)測(cè)定，得出肉桂揮發(fā)油的標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=1.966x+0.162 （R2=0.9943）（y為吸光值，x為揮發(fā)油濃度，10-5g/mL）。

1.2.3 雙水相萃取肉桂揮發(fā)油的工藝優(yōu)化

1.2.3.1 單因素實(shí)驗(yàn) 選用乙醇-磷酸二氫鈉體系萃取肉桂揮發(fā)油，固定條件為：固液比1:20 g/mL、乙醇濃度25%、磷酸二氫鈉濃度32%、提取時(shí)間60 min和提取溫度35 ℃，分別考查固液比（1:10、1:15、1:20、1:25和1:30 g/mL）、醇濃度（15%、20%、25%、30%和35%）、鹽濃度（28%、30%、32%、34%和36%）、提取時(shí)間（30、60、90、120和150 min）及提取溫度（25、30、35、40和45 ℃）對(duì)肉桂揮發(fā)油萃取得率的影響。

1.2.3.2 正交試驗(yàn) 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，因提取溫度對(duì)肉桂揮發(fā)油萃取得率的影響不大而選取固液比、乙醇濃度、磷酸二氫鈉濃度和提取時(shí)間為正交試驗(yàn)因素進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，如表1所示。

表1 正交試驗(yàn)因素水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.2.4 肉桂揮發(fā)油含量測(cè)定 揮發(fā)油的含量測(cè)定參考中國(guó)藥典2020版[20]，先取約300 mL蒸餾水與沸石置于圓底燒瓶中，連接揮發(fā)油測(cè)定器并從上端加水至溢流入燒瓶為止，再快速加二甲苯1 mL后連接冷凝管，加熱至沸騰30 min后，停止加熱并放置約15 min，讀取二甲苯體積；再精密稱取肉桂粉40.00 g置于圓底燒瓶中，同理連接揮發(fā)油測(cè)定器并加水溢流入燒瓶為止，加熱微沸約5 h，放置1 h后讀取油層量，自油層量中減去二甲苯量即為揮發(fā)油量，重復(fù)操作3次。按以下公式計(jì)算肉桂粉中揮發(fā)油含量；

式中：V為揮發(fā)油體積，mL；W為肉桂粉絕對(duì)干燥下的重量，g。

1.2.5 肉桂醛含量測(cè)定 肉桂醛含量測(cè)定同上參考[20-21]，精密稱取肉桂粉0.50 g加入甲醇25 mL并稱重，功率350 W，頻率35 kHz條件下超聲處理10 min，放置過(guò)夜，同法超聲處理一次，稱重并用甲醇補(bǔ)足減失重量。量取續(xù)濾液1 mL，置25 mL容量瓶中，加甲醇定容，用于測(cè)定肉桂醛含量。

肉桂醛測(cè)定HPLC條件：采用二元高壓梯度模式，檢測(cè)波長(zhǎng)：290 nm；流動(dòng)相為乙腈:水為35:65；柱溫：35 ℃；流速：0.8 mL/min；進(jìn)樣量20 μL。

肉桂醛得率公式如下：

式中：C為樣品濃度，g/mL；D為稀釋倍數(shù)；V為樣品體積，mL；W為肉桂粉絕對(duì)干燥下的重量，g。

1.2.6 肉桂揮發(fā)油風(fēng)味物質(zhì)分析 參考López等[22-23]頂空固相微萃取揮發(fā)性物質(zhì)：先將萃取頭老化25 min，然后量取肉桂揮發(fā)油于25 mL頂空瓶，加蓋密封并在50 ℃、250 r/min條件下攪拌平衡15 min，再用已老化的萃取頭吸附25 min后在進(jìn)樣口解吸15 min。GC-MS程序條件[24-25]：采用GC-MS聯(lián)用儀（離子源200 ℃，70 eV）；TG-5MS毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；爐火溫度在40 ℃保持3 min，然后以4 ℃/min的速率從40 ℃提高到150 ℃，并保持1 min；再以8 ℃/min的速率從150 ℃提高到250 ℃維持6 min；分流比為1:10；載氣：氦氣；流速：0.9 mL/min；通過(guò)使用Wiley/NBS質(zhì)譜庫(kù)注冊(cè)表和NIST MS搜索并和文獻(xiàn)比對(duì)確定成分名稱及分類整理各風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用IBM SPSS Statistics 25和OriginPro 8.5整理分析和繪制，主成分分析采用SIMCA 14.1版軟件得到結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 雙水相萃取體系的選擇

初步選擇有機(jī)溶劑-鹽作為萃取肉桂揮發(fā)油的雙水相萃取體系。乙醇作為綠色有機(jī)溶劑且易于萃取酚類等天然化合物，聚乙二醇4000也是藥物萃取常用的萃取介質(zhì)[16]。采用濁點(diǎn)法繪制乙醇-硫酸鈉/硫酸銨/磷酸二氫鈉/磷酸氫二鉀和聚乙二醇4000-硫酸銨/硫酸鈉/磷酸氫二鉀體系的雙節(jié)點(diǎn)相圖，如圖1所示。結(jié)果表明，在低濃度范圍內(nèi)，對(duì)于乙醇-鹽雙水相體系，隨鹽濃度增大，其成相能力為硫酸銨＞磷酸氫二鉀＞磷酸二氫鈉＞硫酸鈉；對(duì)于聚乙二醇4000-鹽體系，隨鹽濃度增大，其成相能力為磷酸氫二鉀＞硫酸鈉＞硫酸銨。由于鹽析作用或高聚物的不相溶性，兩種介質(zhì)在水中達(dá)到一定濃度而成相，而成相能力的差異取決于兩相的濃度配比。當(dāng)醇在水中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，其極性降低，疏水性增加，導(dǎo)致與水締合能力減弱，與鹽溶液的差異變大從而推動(dòng)兩相的形成；當(dāng)鹽在水中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高，雙水相體系極性增大，出現(xiàn)的鹽析作用促使醇與鹽在水中達(dá)到配比平衡而成相[13]。為了選取最佳萃取體系，基于以上萃取體系的成相效果還需研究其對(duì)肉桂揮發(fā)油萃取的影響。

圖 1 不同雙水相體系相圖Fig.1 Phase diagrams of different aqueous two-phase systems

通過(guò)相圖選擇各體系曲線上方不同的質(zhì)量濃度，考察其對(duì)肉桂揮發(fā)油的萃取效果。其中乙醇-硫酸鈉、聚乙二醇-磷酸二氫鈉體系均無(wú)分層現(xiàn)象，因此不能作為肉桂揮發(fā)油萃取介質(zhì)。相比R和分配系數(shù)K是衡量目標(biāo)物在體系中分離效果的重要指標(biāo)[26]。R值和K值越大，表示目標(biāo)物遷移到上相中的濃度越高，萃取效果越好。萃取體系中形成兩種不相混溶的水相間的低界面張力使得兩相之間的質(zhì)量傳播增強(qiáng)[12]，從而不同水相間對(duì)于目標(biāo)物的遷移速率具有一定的差異。如圖2所示，相比與聚乙二醇-鹽體系，乙醇-鹽體系下萃取肉桂揮發(fā)油的相比和分離系數(shù)較高，尤其乙醇-磷酸二氫鈉體系的萃取效果較好（P＜0.05）。由圖3不同雙水相體系的上、下相肉桂揮發(fā)油萃取率之比可知，乙醇-磷酸二氫鈉體系最適宜作為肉桂揮發(fā)油的萃取體系，其二者質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%/34%時(shí)的上相萃取率為2.71%（P＜0.05）。如圖4所示，乙醇-鹽體系下萃取肉桂揮發(fā)油的回收率顯著高于聚乙二醇-鹽體系，對(duì)應(yīng)乙醇-磷酸二氫鈉體系的回收率高達(dá)99.79%（P＜0.05）。因此，通過(guò)優(yōu)化確定乙醇-磷酸二氫鈉體系為實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)最佳雙水相萃取體系，用于后續(xù)肉桂揮發(fā)油的提取制備實(shí)驗(yàn)。

圖 2 不同肉桂揮發(fā)油萃取體系的相比和分離系數(shù)Fig.2 Comparison and separation coefficient of different cinnamon volatile oil extraction systems

圖 3 不同萃取體系下肉桂揮發(fā)油的萃取得率Fig.3 Extraction rate of volatile oil from cinnamon under different extraction systems

圖 4 不同萃取體系下肉桂揮發(fā)油的回收率Fig.4 Recovery of volatile oil from cinnamon under different extraction systems

2.2 雙水相萃取肉桂揮發(fā)油的工藝優(yōu)化

2.2.1 單因素實(shí)驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果 固液比對(duì)肉桂揮發(fā)油萃取得率的影響結(jié)果如圖5a所示。隨固液比增加，肉桂揮發(fā)油在體系中傳質(zhì)空間逐漸擴(kuò)大，其萃取得率逐漸增大，在固液比1:20 g/mL時(shí)達(dá)到最高值2.94%。然而隨固液比繼續(xù)增加，萃取基質(zhì)的比率下降，使肉桂揮發(fā)油的表面疏水性相對(duì)降低[19]而逐漸向下相遷移，向上相的傳質(zhì)速率相對(duì)減慢，從而使肉桂揮發(fā)油萃取得率呈下降趨勢(shì)。

不同乙醇濃度對(duì)肉桂揮發(fā)油的提取能力有明顯差異，結(jié)果如圖5b所示。隨乙醇濃度增加，揮發(fā)油萃取得率呈先升高后降低的趨勢(shì)，可能由于乙醇濃度的提高導(dǎo)致體系的粘度相對(duì)增大而處于界面電勢(shì)不穩(wěn)定的流動(dòng)狀態(tài)[13]，導(dǎo)致?lián)]發(fā)油的上相遷移效果不理想而影響了萃取率。當(dāng)乙醇濃度為30%時(shí)，揮發(fā)油萃取得率最高達(dá)到2.52%。隨后，由于上、下相中主要物質(zhì)的濃度差使得揮發(fā)油向下相分布，同時(shí)可能還提取了更多的黃酮類化合物使其萃取得率降低[16,27]，從而導(dǎo)致萃取得率呈下降趨勢(shì)。

圖5c為雙水相萃取體系中磷酸二氫鈉濃度對(duì)肉桂揮發(fā)油萃取得率影響的結(jié)果。隨著鹽濃度提高，肉桂揮發(fā)油萃取得率明顯提高并在鹽濃度34%時(shí)最高。此后繼續(xù)提高鹽濃度，萃取得率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，說(shuō)明體系中醇和鹽的濃度比例變化而導(dǎo)致目標(biāo)物向下相部分遷移[28]。

由圖5d可知，萃取時(shí)間對(duì)肉桂揮發(fā)油萃取得率的影響顯著。隨著萃取時(shí)間延長(zhǎng)，揮發(fā)油萃取得率先上升后下降，當(dāng)提取時(shí)間為60 min時(shí)，萃取得率達(dá)到最大值。提取時(shí)間的適當(dāng)延長(zhǎng)有助于形成雙水相體系的動(dòng)態(tài)平衡[18]，但是過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的萃取可能打破體系的平衡狀態(tài)，使上相中目標(biāo)物質(zhì)濃度過(guò)高而向下相中轉(zhuǎn)移從而導(dǎo)致萃取得率降低。

萃取溫度對(duì)肉桂揮發(fā)油萃取得率的影響結(jié)果如圖5e所示。在常溫25 ℃下萃取效果最差。隨溫度升高，加快了萃取體系中醛類、烯類等大分子及其他小分子的遷移速率，促使目標(biāo)物更多地遷移到上相中。當(dāng)萃取溫度在35 ℃時(shí)，揮發(fā)油萃取得率達(dá)到最高。由于30～45 ℃萃取溫度下萃取得率變化不大，故下述正交實(shí)驗(yàn)未考慮納入萃取溫度。

圖 5 雙水相萃取肉桂揮發(fā)油單因素優(yōu)化Fig.5 Aqueous two-phase extraction of cinnamon volatile oil with single factor optimization

2.2.2 正交試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果 由表2可知，雙水相提取工藝因素對(duì)肉桂揮發(fā)油萃取得率影響程度：B（磷酸二氫鈉濃度）＞A（乙醇濃度）＞D（萃取時(shí)間）＞C（固液比），優(yōu)化提取工藝為A1B2C1D2，即乙醇濃度為25%，磷酸二氫鈉濃度為34%，固液比為1:15 g/mL；提取時(shí)間為60 min。方差分析結(jié)果顯示，優(yōu)化因素中雙水相萃取體系組成濃度和提取時(shí)間對(duì)肉桂揮發(fā)油的萃取得率影響顯著。經(jīng)驗(yàn)證得到揮發(fā)油平均萃取得率為2.71%±0.10%，與正交試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果及方差分析Table 2 Orthogonal experiment results and variance analysis

2.3 雙水相萃取對(duì)肉桂揮發(fā)油和肉桂醛得率的影響

采用乙醇-磷酸二氫鈉雙水相體系在最佳工藝下提取肉桂揮發(fā)油和肉桂醛得率如圖6所示。與傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾法相比，采用雙水相萃取肉桂揮發(fā)油和肉桂醛得率分別提高了1.07和1.31倍。其中，揮發(fā)油得率略高于Pistelli等[29]、孫鳳蕊[30]文獻(xiàn)報(bào)道采用超聲輔助蒸餾提取肉桂揮發(fā)油得率（2.63%～4.64%）。基于乙醇-磷酸二氫鈉體系的雙水相萃取法比超聲輔助方式耗能低并有效節(jié)省提取時(shí)間，且兩相界面張力引起分子快速遷移的萃取環(huán)境更易分離和保留熱敏性物質(zhì)，因而在肉桂揮發(fā)油提取和分離上具有一定優(yōu)勢(shì)。

圖 6 不同方法萃取肉桂揮發(fā)油、肉桂醛得率的變化Fig.6 Changes in the yields of cinnamon volatile oil and cinnamaldehyde extracted by different methods

2.4 雙水相萃取對(duì)肉桂揮發(fā)油風(fēng)味的影響

雙水相萃取與水蒸氣蒸餾提取肉桂揮發(fā)油風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)含量如表3所示。采用GC-MS檢測(cè)到兩種提取方法獲得肉桂揮發(fā)油主要風(fēng)味物質(zhì)分別有14和15種，以萜烯類和醛類為主。與文獻(xiàn)報(bào)道[16,25]相比，所測(cè)得烯類含量較高，這可能與肉桂原料品種和采收批次等有關(guān)。結(jié)果表明，與水蒸氣蒸餾法相比，雙水相萃取得到肉桂揮發(fā)油中含有較高的（-）-α-蒎烯、衣蘭烯、（+）-環(huán)苜蓿烯、杜松萜-1（10）,4-二烯、α-衣蘭油烯等單萜、倍半萜類物質(zhì)。這可能由于這類烯萜物質(zhì)是肉桂揮發(fā)油中主要的揮發(fā)性物質(zhì)，易溶于醇及親脂性溶劑，使其在乙醇-磷酸二氫鈉體系中的分配系數(shù)增大而利于向上相聚集[16]。其中，雙水相萃取獲得肉桂揮發(fā)油中（-）-α-蒎烯的相對(duì)含量占59.93%，與傳統(tǒng)方法相比提高了1.03倍，其用途十分廣泛，主要用于制取香水、合成香料、潤(rùn)滑劑、增塑劑等的起始原料[31]。盡管雙水相萃取肉桂中肉桂醛提取得率高于水蒸氣蒸餾，但是其在揮發(fā)油中的相對(duì)含量與傳統(tǒng)方法相比略有降低。因此，采用乙醇-磷酸二氫鈉雙水相體系萃取肉桂揮發(fā)油在風(fēng)味組成上有利于萜烯類揮發(fā)性物質(zhì)的提取。

表3 不同萃取方式肉桂揮發(fā)油風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)含量Table 3 Content of flavor compounds in volatile oil of cinnamon by different extraction methods

雙水相萃取和水蒸氣蒸餾提取肉桂揮發(fā)油風(fēng)味物質(zhì)的主成分分析對(duì)比結(jié)果如圖7所示。主成分分析中R2X（cum）代表在當(dāng)前主成分?jǐn)?shù)量時(shí)解釋方差的累積值，而Q2（cum）指的是隨著主成分?jǐn)?shù)量增加時(shí)該模型的預(yù)測(cè)能力。如圖7a～圖7b所示，通過(guò)主成分分析共提取到了兩個(gè)主成分，共占到總物質(zhì)的85.8%（R2X（cum））且Q2（cum）均大于0.5，說(shuō)明該模型可以較好地分析肉桂揮發(fā)油的整體風(fēng)味。如圖7b所示，雙水相萃取和水蒸氣蒸餾樣本組之間呈現(xiàn)明顯分離，表明兩種提取方法對(duì)肉桂揮發(fā)油風(fēng)味物質(zhì)組成有明顯差異。由圖7c可知，對(duì)第一主成分貢獻(xiàn)較大的是反式肉桂醛、β-欖香烯、α-紫穗槐烯和佛術(shù)烯，具有辛辣、辛香風(fēng)味[32-33]。這些物質(zhì)與水蒸氣蒸餾樣本組呈正相關(guān)，即為水蒸氣蒸餾法得到肉桂揮發(fā)油中的主要特征風(fēng)味。對(duì)第二主成分貢獻(xiàn)較大的是（+）-環(huán)苜蓿烯、（+）-苜蓿烯、β-石竹烯和4,7-二甲基-1-丙基-1,2,3,4,5,6-六氫萘，具有丁香、松脂氣味[32-33]。雙水相萃取法得到的肉桂揮發(fā)油中以（+）-環(huán)苜蓿烯、（-）-α-蒎烯、4,7-二甲基-1-丙基-1,2,3,4,5,6-六氫萘、衣蘭烯、杜松萜-1（10）,4-二烯及α-衣蘭油烯等為主要特征成分。這進(jìn)一步表明了雙水相萃取制得肉桂揮發(fā)油與水蒸氣蒸餾法相比具有多種萜烯類的風(fēng)味特征。

圖 7 不同萃取方式肉桂揮發(fā)油風(fēng)味物質(zhì)的主成分分析Fig.7 Principal component analysis of volatile oil from cinnamon by different extraction methods

3 結(jié)論

通過(guò)單因素和正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化得出雙水相萃取肉桂揮發(fā)油最佳工藝為：乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%，磷酸二氫鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)34%，固液比1:15 g/mL，萃取時(shí)間60 min，萃取溫度35 ℃，此條件下肉桂揮發(fā)油和肉桂醛得率為2.82%和0.037%，與常規(guī)水蒸氣蒸餾法相比分別提高了1.07和1.31倍。采用GC-MS檢測(cè)分析出肉桂揮發(fā)油風(fēng)味物質(zhì)以萜烯類和醛類為主。通過(guò)主成分分析法對(duì)雙水相萃取法和水蒸氣蒸餾法制得揮發(fā)油組成進(jìn)行差異分析，二者主要特征成分存在顯著差異，雙水相萃取法制得肉桂揮發(fā)油含有更多的α-蒎烯、衣蘭烯和環(huán)苜蓿烯等萜烯類成分。結(jié)果表明，雙水相萃取肉桂揮發(fā)油具有條件溫和、得率高、萜烯類成分豐富的優(yōu)勢(shì)，為肉桂揮發(fā)油的高效制取和利用提供理論支撐，但對(duì)于雙水相體系的微觀界面特性等相關(guān)揮發(fā)油萃取機(jī)理有待深入探究。